面试题：基于Redis排序策略动态切换的分布式系统设计

Question

设计一个分布式系统，其中多个节点需要共享Redis的有序集合数据，并根据不同节点的业务需求动态切换ASC和DESC排序策略。请阐述系统架构设计，包括数据同步机制、一致性保证以及如何处理可能出现的并发冲突，给出关键模块的设计思路和交互流程。

Answer 1

系统架构设计

1. 节点层：多个业务节点，每个节点根据自身业务需求对Redis有序集合数据进行操作。
2. Redis层：作为共享数据存储，保存有序集合数据。
3. 协调层：负责节点间数据同步、一致性保证以及并发冲突处理。

数据同步机制

1. 主动推送：当某个节点对有序集合进行修改（如添加、删除元素）时，通过消息队列（如Kafka）将变更消息推送到协调层。
2. 被动拉取：协调层接收到变更消息后，将其广播给其他节点，其他节点根据消息更新本地缓存（如果有）中的Redis有序集合数据。

一致性保证

1. 版本号机制：为Redis有序集合数据添加版本号。每次数据变更，版本号递增。节点在拉取数据时，对比版本号，若不一致则更新数据。
2. 分布式锁：在协调层使用分布式锁（如基于Redis的分布式锁），保证同一时间只有一个节点能对有序集合进行修改，避免并发修改导致的数据不一致。

并发冲突处理

1. 乐观锁：节点在更新数据前，先获取当前版本号。更新时，带上版本号，Redis检查版本号是否匹配，若匹配则更新成功，否则失败，节点需重新获取最新数据并再次尝试更新。
2. 重试机制：对于更新失败的节点，设置一定的重试次数和重试间隔，自动重试更新操作。

关键模块设计思路和交互流程

1. 业务节点：
   • 设计思路：包含业务逻辑模块和数据操作模块。数据操作模块负责与Redis和协调层交互。
   • 交互流程：业务逻辑模块产生数据操作需求，数据操作模块向Redis发送读操作；若为写操作，先将变更消息发送到协调层，等待协调层广播确认后完成本地数据更新。
2. 协调层：
   • 设计思路：包含消息接收模块、广播模块、版本控制模块和锁管理模块。
   • 交互流程：消息接收模块接收业务节点的变更消息，版本控制模块更新版本号，锁管理模块获取分布式锁，广播模块将变更消息和新的版本号广播给其他业务节点，完成后释放分布式锁。
3. Redis：
   • 设计思路：提供有序集合数据的存储和基本操作。
   • 交互流程：接收业务节点的读/写请求，处理读操作直接返回数据；处理写操作时，配合协调层的版本号机制和分布式锁机制，确保数据一致性。